CN104035028A - 用于识别电机的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
用于识别电机的方法和设备。本发明涉及一种用于生成电机中的挑战-应答对作为识别或鉴定的基础的方法，其中电机具有定子和转子，其中作为挑战在电机的所确定的第一点对（12，14）的两个点之间施加第一交流电压（V2），该第一交流电压引起电机中的感应，其中作为应答确定取决于所引起的感应的参量，其特征在于，第一交流电压（V2）具有高于电机的工作频率的频率。
Description
技术领域
本发明涉及用于生成电机中的挑战-应答对以识别该电机的方法和设备。
背景技术
从DE 10 2010 038 703 B3中已知一种方法，其使用旋转电机的电特性来将同一生产批次的各个电机彼此区分开（“指纹”）。在该文献中提出，使用电机的电特性、尤其是感应来用于该电机的识别。该做法基于如下假设，即例如由于各个电机的绕组中的区别——其应当也在唯一的生产批次的电机情况下得到确认，对应的感应变得不同，其中这些差异或区别可以用于将电机彼此区分开。但是该方法（在使用价格相对较高的测量系统的情况下）仅仅对于如下设备起作用，所述设备对应于仅仅低的至中等的质量要求并且具有对应大的公差。对于必须对应于较高公差要求的生产批次，所提到的参数或电特性方面的区别非常小，使得尤其是在使用相对简单的测量设备的情况下对各个电机的识别是困难的或几乎不可能。无论如何为此必须使用非常耗费的以及因此昂贵的测量系统。
利用本发明致力于为旋转电机提供一种简单的识别或鉴定方法，该方法也可用于具有小公差的生产批次。
发明内容
本发明提供一种具有权利要求1的特征的方法以及一种具有权利要求9的特征的设备。
根据本发明，作为挑战在电机的所确定的第一点对的点之间施加或生成第一电压，该第一电压引起电机中的感应，其中作为应答确定取决于所引起的感应的参量。所施加的第一电压在此情况下是其频率比电机的工作频率高的交流电压。
根据本发明将对待识别或鉴定的电机的频率应答的检测考虑为物理上不可克隆的函数（physical unclonable function，PUF）。
有利构型是从属权利要求以及以下描述的主题。
本发明以软件形式的实现也是有利的，因为这特别是引起小成本，尤其是当进行实施的计算单元还用于其他任务以及因此无论如何都存在时。用于提供计算机程序的合适的数据载体尤其是磁盘、硬盘、闪存、EEPROM、CD-ROM、DVD等。经由计算机网络（因特网、内联网等）下载程序也是可行的。
本发明的有利构型是从属权利要求的主题。
优选第一电压具有如下频率，该频率具有电机工作频率的至少50倍、尤其是至少100倍的频率。
通过在电机的所确定的点对处施加这样的频率也可以利用非常小的公差对生产批次以及生产批次的各个电机有效地彼此区分。
特别优选地，第一电压具有至少10MHz、优选至少15MHz的频率。这种频率对于电机来说可以通过有益的方式来采用，其中所述电机具有例如6kHz至10kHz范围内的频率作为典型的工作频率。在此，将对要识别或要鉴定的电机的高频应答的检测考虑为物理上不可克隆的函数（physical unclonable function，PUF）。
特别优选地，针对不同的频率来执行本发明方法，其中所述频率尤其是在预定频率范围上离散地或者连续地变化。10至15MHz的频率范围尤其被证实为对于许多应用是特别适宜的。在例如以该频率范围上的均匀间距执行本发明方法时得出对于各个要识别的电机特征性的挑战-应答-曲线。
特别优选地，作为应答确定电机的所确定的第二点对的点之间的第二电压。这种对应于第一电压的高频的第二电压可通过简单和精确的方式来检测。
优选地，第一电压施加到定子的三角形（Delta）连接的第一对连接端处，并且第二电压在定子的三角形连接的与第一对不同的第二对连接端处检测。但是同样可能的是，在定子和/或转子的三角式连接的对应连接端对处施加或检测本发明方法。尤其可能的是，第一对连接端设置在定子处并且第二对连接端设置在转子处，或者相反。
根据本发明方法的特别适宜的实施方式，对于在预定的频率范围上的适当频率选择，形成第一和第二电压的比例并且相对于第一电压的相应频率绘制该比例。
本发明的其他优点和构型从说明书和附图中得出。
可以理解，前面提到的和后面仍要阐述的特征不仅可以分别说明的组合、而且也可以其他组合或者单独地使用，而不会脱离本发明的范围。
根据附图中的实施例示意性示出本发明，并且在下面参照附图详细描述本发明。
附图说明
图1示出本发明设备的优选实施方式的电机电路的示例性构型，用于生成或确定挑战-应答对，和
图2示出根据本发明可使用的应答功能的优选实施例。
具体实施方式
在图1中用10表示构造为三角式电路或三角形电路的电机定子绕组的电路。（未示出的）绕组附加地与三相二极管桥连接，但是该三相二极管桥在此出于简化附图的原因同样没有示出。在根据本发明执行的生成挑战-应答对期间不接通这些二极管。同样未示出用于供给绕组的导体。交流电压发电机20用于生成挑战或挑战信号。由该交流电压发电机生成的电压幅度利用电压测量设备22来测量。应答或应答功能利用电压测量设备26来测量。
电压V2借助于交流电压发电机20被施加到三角形电路10的第一对连接端12、14上。所施加的电压V2借助于第一电压测量设备22来测量。设备22也可以设置在发电机20中或设置在要识别的电机的其他合适位置处。电压V2在此情况下是频率范围在15和25MHz之间的高频交流电压。因为定子通常具有低阻抗，因此设置用于限制电流的电阻24。
在三角形电路10的第二连接端对14、16处借助于电压测量设备26借助于第二电压测量设备测量由第一电压V2引起的或感应的第二电压V1。
电压V1和V2的幅度比例取决于定子绕组的互感率和自感率。为了确定该比例，将所述幅度作为电压信号给出到（未示出的）分析装置。该分析装置根据所施加的高频交流电压确定的幅度比例V2/V1。
在图1中示例性示出的电路是三角形三相电路。本发明方法可以应用于电机的任意其他电路，例如星形电路，或者也可以应用于具有多于三相的电路。
本发明参照图1示例性地针对如下情况被阐述：在定子的相应的点对处确定挑战以及应答。同样可以选择或规定电机转子处的两个点对。同样可以规定定子处的针对挑战的第一点对和转子处的针对应答的第二点对，或者相反地进行。
根据本发明在合适的频率范围、优选地所提到的15至25MHz频率范围上检测幅度比例V2/V1，并且相对于电压V2的相应的交流电压频率来绘制该比例。
在图2中示出该比例V2/V1作为示例性地针对同一生产批次的四个不同电机的频率V2的函数。可以认出，对于该频率范围可以基于各个电机的V2/V1比例将所述电机彼此区分开。
为了最优地构造或准备本发明方法适宜的是，选择交流电压频率或频率范围，对于所述交流电压频率或频率范围相应电机的用作为应答的电特性具有最大区别。在下面假设频率f1、f2…至fn作为第一交流电压V2的相应频率并且假设E1、E2…En作为对应的或分别分配的电特性。在前面的示例中，因此幅度比例V2/V1是这些电特性。
在这里，例如主分量分析（英语：principal component analysis，PCA）形式的方法被证明为可有利地用于找出频率或频率范围，在所述频率或频率范围的情况下预期有一个生产批次的一组不同电机中的区别。所述频率f1、f2…fn或这些频率的子集在此情况下是对于物理上不能克隆的函数的挑战，并且所述电特性E1、E2…En是相应地预期的应答。
在找出合适的频率或频率范围之后，对于该生产批次的每个单独的电机例如确定如在图2中所示的函数。对应的函数于是可以接着用于识别或鉴定相应的电机。
对于稍后的识别仅须将所选择的电压频率作为挑战施加到相应的电机上，并且测量对应的应答。在此情况下应当补偿噪声效应。应当注意，稍后用于识别的幅度可以对应于原来选择的电压信号的幅度，但这不是必须的。
电机、例如照明发动机的典型工作频率位于6KHz至10KHz的范围内。第一电压V2在本发明范围内所采用的测量频率或挑战频率通常为至少百倍，也就是至少约0.5或1MHz。特别优选地，测量频率如上所述地在15-25MHz的范围内。
Claims (11)
1.用于生成电机中的挑战-应答对作为识别或鉴定的基础的方法，其中电机具有定子和转子，其中作为挑战在电机的所确定的第一点对（12，14）的两个点之间施加第一交流电压（V2），该第一交流电压引起电机中的感应，其中作为应答确定取决于所引起的感应的参量，
其特征在于，
第一交流电压（V2）具有高于电机的工作频率的频率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一交流电压（V2）具有如下频率，该频率具有电机工作频率的至少50倍、尤其是至少100倍的频率。
3.根据权利要求1或2之一所述的方法，其特征在于，第一交流电压（V2）具有至少10MHz、优选至少15MHz的频率。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，针对具有不同频率的交流电压来执行所述方法，其中所述频率尤其是在预定的频率范围、尤其是10-15MHz的频率范围上离散地或连续地变化。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在电机的所确定的第二点对（14，16）的两个点之间确定第二交流电压（V1）作为应答。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，第一交流电压（V2）施加在定子的三角形连接的第一对连接端处，并且第二交流电压（V1）在定子的三角形连接的与第一对不同的第二对连接端处检测。
7.根据前面的权利要求5或6之一所述的方法，其特征在于，对于在预定的频率范围、尤其是10-15MHz的频率范围上的适当频率选择，形成第一和第二交流电压的幅度比例（V2/V1）并且相对于第一交流电压（V2）的相应频率绘制该比例。
8.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，确定或计算首先合适的频率或频率范围。
9.用于生成电机中的挑战-应答对作为识别或鉴定的基础的设备，所述电机具有定子和转子，所述设备具有用于在电机的所确定的第一点对（12，14）的两个点之间施加第一交流电压（V2）的装置，该第一交流电压引起电机中的感应，并且所述设备具有用于检测取决于所引起的感应的参量作为应答的装置（26），
其特征在于，
装置（20，22）生成具有比电机的工作频率高的频率的交流电压。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，第一交流电压具有如下频率，该频率具有电机工作频率的至少50倍、尤其是至少100倍的频率。
11.根据权利要求9或10之一所述的设备，其特征在于，第一交流电压具有至少10MHz、优选至少15MHz的频率。
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